Виды охлаждения – — Виды охлаждения видеокарт. Их виды, плюсы и минусы.1. Жидкостное охлаждение. Суть состоит в переда

Система охлаждения холодильника — статическая, динамическая, гибридная

Главная функция каждого холодильника – выработка холода для поддержания свежести пищевых продуктов. Современный холодильник имеет отличия от собственных предшественников не только по внешнему виду, но также и по функционалу, возможностям и материалам, из которых он изготовлен. Тем не менее, система охлаждения значительных конструкционных отличий у современного агрегата в сравнении со старыми конфигурациями не имеет.

Разновидности холодильного оборудования

В зависимости от числа присутствующих режимов значительно изменяется и стоимость бытового прибора, но не каждая из вспомогательных опций холодильника нужна потребителю. Кроме указанного, в ходе подбора агрегата надо принимать во внимание множество параметров, главные из которых следующие:

• материалы и габариты холодильного шкафа;
• число компрессоров;
• тип применяемого хладагента;
• тип системы охлаждения в холодильнике;
• показатели шума при работе;
• уровень энергопотребления;
• вспомогательные функции;
• объемы морозильной и холодильной камеры;
• тип управления;
• климатический класс.

Внимание! Классификация холодильников – достаточно широкое понятие, так как различаться агрегаты могут по разным категориям. Так, в одной и той же группе способны находиться приборы, обладающие совершенно разными функциями, но сходными габаритами или с одной системой охлаждения в холодильнике, но разным числом камер.

Типы агрегатов по габаритам

Холодильники по параметрам корпуса возможно разделить на четыре категории:

1. Малые агрегаты. В подавляющем большинстве случаев это однокамерные модели, довольно низкие и узкие. Морозилка располагается внутри холодильного отсека или отсутствует. Высота колеблется в рамках 85-160 см, стандартная глубина представлена 60 см, а ширина порядка 50-60 см. Этот вариант хорошо подходит для офиса, гостиницы, дачи или хранения лекарств.
2. Европейский стандарт. Двухкамерные агрегаты, у которых стандартные ширина и глубина (60*60 см). Высота холодильного шкафа разная – 170-210 см. Морозильная камера чаще имеет нижнее расположение. Такой агрегат подходит для использования семьей из 3-4 человек.
3. Невысокий и широкий прибор. Второе название такого агрегата – «азиатский». Часто морозильная камера располагается в верхней части холодильника, а «формы» шкафа немного скруглены. За счет увеличенной глубины и ширины вместительность такого холодильного оборудования значительная, невзирая на малую высоту, редко превышающую 170 см. Такой агрегат выступает подходящим решением для семьи из 2-3 человек.
4. Большой холодильный шкаф. Достаточно высокий, а ширина разная, как классическая, по европейскому стандарту (60 см), так и увеличенная до 90 см и свыше. Вместительность таких моделей бывает 800 л и более. Такой вариант холодильного шкафа оптимально подходит для большой семьи, но нужно учитывать высоту агрегата, так как она может быть чрезмерной для некоторых людей.

Конкретный агрегат подходит для определенных условий и соответствует потребностям покупателя. Устанавливать в загородном доме, куда ездят периодически отдыхать, большой холодильник, особого смысла нет, также как и выбирать небольшой агрегат для большой семьи.

Материалы, используемые при производстве холодильников

При изготовлении современных холодильных шкафов применяют достаточно широкий перечень материалов. Наиболее часто используют:

• нержавеющая сталь;
• эмалированные покрытия;
• пластмассы.

Бюджетные варианты агрегатов, в подавляющем большинстве, производятся из материалов, покрытых эмалью. Этот вид материала характеризуется небольшой стоимостью и значительной гаммой цветовых решений. Нержавеющая сталь – матовая и глянцевая, применяется в более дорогих моделях, которые не нуждаются в определенном уходе и имеют приятный внешний вид.

Внутреннее покрытие холодильного шкафа выполняется из разнообразных пластмасс. Описываемый вариант материала характеризуется хорошими антибактериальными свойствами, просто моется и не утрачивает исходных показателей на протяжении эксплуатационного периода холодильного шкафа.

Типы систем охлаждения холодильной техники

Присутствует три принципиальных варианта системы, которые применяются для охлаждения внутри холодильника:

1. Термоэлектрическая – две полупроводниковые пластинки. Одна из этих пластин расположена внутри, а вторая – снаружи. При прохождении через них электричества, наружная пластина греется, а внутренняя при этом остывает. Когда полярность тока изменяют, наблюдается обратный процесс. Минусом такой системы выступает уровень энергопотребления, так как он зависит от объема холодильника – чем он больше, тем существенней энергозатраты. Из-за этого термоэлектрическое охлаждение в основном применяется в мини-холодильниках.
2. Компрессионная – наиболее распространенная. Принцип действия заключен в циркуляции хладагента по трубопроводу. Хладагент обеспечивает теплообменные процессы. Циркуляция становится возможной благодаря работе компрессора, который перекачивает газ. Эта система экономична и при ее использовании отсутствуют ограничения по вместительности холодильного шкафа.
3. Абсорбционная – область применения в агрегатах небольшого и среднего размера. В такой системе циркуляция хладагента происходит не под влиянием компрессора, а благодаря нагреву теплообменника. Эта система тратит больший объем энергии по сравнению с компрессорной, но меньший – если сравнивать с термоэлектрической. Главным плюсом абсорбционной системы выступает возможность использования альтернативных источников энергии (жидкое и газообразное топливо). Абсорбционные холодильники – хороший вариант для дачи и помещений, где отсутствует электросеть.

У каждой из этих систем есть собственные отрицательные и позитивные стороны, но наиболее востребованной является компрессионная. Именно эта система присутствует фактически во всем холодильном оборудовании – как бытовом, так и торговом.

Тип применяемого хладагента и число компрессоров

В холодильных шкафах современного типа, при обеспечении раздельных камер для отделения заморозки и охлаждения часто используют более 1 компрессора. При наличии 2 агрегатов в холодильнике, можно обеспечить 2 раздельные системы циркуляции фреона, в случае однокомпрессорного только одну – общую. Как инженерное решение, для холодильного шкафа с раздельными камерами, 2 двигателя лучше – при открытии створок холодильника реагирует только терморегулятор нужного отсека и запускает соответствующий компрессор для охлаждения. Таким образом, сокращается энергопотребление.

При раздельном обеспечении циркуляции можно спокойно размораживать основной отсек, сохраняя работоспособность морозилки. Это также удобно при длительных отъездах – освобождаем холодильную камеру и отключаем ее, а морозилка продолжает работать в полной мере, что сокращает энергопотребление и не расходует ресурс одного из компрессоров.

Хладагент, также играет важную роль в вопросе выбора холодильного агрегата – его качества определяют тип герметизации системы и частично класс энергопотребления. В современном компрессорном оборудовании применяют 2 вида фреона:

Оба вида имеют высокие показатели по теплоемкости и не содержат опасных для озонового слоя и человека соединений, поэтому при утечке сокращен вред окружающей среде.

Справка! Существует неподтвержденное мнение, что аппаратура заправляемая хладагентом марки R600a, потребляет меньше энергии в сравнении с другими холодильниками.

Климатический класс оборудования

Система циркуляции фреона тесно связывает внутреннее и внешнее пространство холодильника, поэтому климатический класс оборудования имеет высокое значение. Расчет параметров такой системы осуществляют на основании  предполагаемых показателей температуры в окружении. Основные климатические классы современных холодильников:

• T (тропический) – от +18ºС до +43ºС;
• ST (субтропический) от +18ºС до +38ºС;
• SN (субнормальный) – от +10ºС до +32ºС;
• N (нормальный) – от +16ºС до +32ºС.

Указанные значения являются расчетными для оборудования – холодильник при таких показателях будет давать максимальную производительность при минимальном энергопотреблении. Если температура в помещении не соответствует выбранному классу и имеет незначительное отклонения, то это не повод для серьезных беспокойств.

Особенности отсеков холодильника

В классическом варианте холодильного шкафа, основной полезный объем отводится под холодильный отсек – так места хватает под большую часть продуктов и уже готовую пищу. В зависимости от типа используемых полок меняется возможность внутренней циркуляции воздуха – если это решетка, то распределение температуры более равномерно. Полки из ударопрочного стекла возможности свободного оборота воздуха не дают, но более эстетичны и упрощают поддержание чистоты. В зависимости от модели, отсек может быть дополнительно укомплектован такими элементами:

• ящики для хранения овощей и фруктов;
• закрытые отсеки для деликатных продуктов;
• балконные полочки на створках;
• лотки для яиц и винные ячейки.

В однодверных холодильниках морозильный бокс располагают в верхней части камеры, и он имеет малый объем. Если морозилка идет отдельным отсеком, то она может быть выполнена в классическом варианте со створкой или в форме выдвижного ящика. Часто морозилку разделяют на отдельные сектора для раздельного хранения. В некоторых моделей есть камера «нулевой зоны» – температура этого отделения поддерживается на уровне 0ºС, влажность повышена, что позволяет сохранять свежесть продуктов без замораживания.

Шум и уровень энергопотребления

Для холодильного оборудования, как и для других бытовых приборов существуют ограничения по шумовому фону. В случае современных агрегатов, этот показатель находится в пределах от 40 до 45 dB. Главные источники фонового звука:

1. Компрессор – двигатель холодильника, который прокачивает хладагент по системе. Для сокращения шумов и вибраций используют мягкий подвес и звукоизолирующие панели.
2. Вентилятор внутренней циркуляции, обеспечивающий равномерное распределение температуры и работу системы ноу фрост. Для уменьшения звука подбирают форму лопастей и изолируют корпус.

Энергопотребление, выступает также важным моментом – оборудование должно давать максимальную пользу при низких затратах электричества. Основные классы энергопотребления:

• A, B, C – экономичное оборудование для домашнего использования;
• D – аппаратура среднего энергопотребления высокой мощности;
• E, F, G – чаще промышленные холодильные установки.

Самые функциональные холодильники с суперзаморозкой большого объема с использованием нескольких компрессоров и большого количества дополнительных функций нельзя относить к классу А.

Наладка температурного режима и работа с дополнительными функциями

Холодильное оборудование разного класса может быть под контролем механического регулятора температуры или электронного блока управления. У каждого из типов есть свои особенности:

1. Электромеханическое управление обеспечивается за счет регулировки термостата. Считается самым надежным вариантом, но без возможности точного указания температуры в камерах.
2. Электронный блок управления связан с управляющей платой и часто обеспечивается дисплеем для повышенной информативности. Такой пульт позволяет точно отрегулировать температуру в боксах холодильника.

Если холодильник оборудован управляющей платой, то в контрольный пульт дополнительно включают возможность использования режимов – отпуск, сокращенный расход электроэнергии, звуковое оповещение, суперзаморозка и суперохлаждение. На дисплей также выводятся коды ошибок при наличии сбоев или поломок.

Виды охлаждающих систем

Вне зависимости от производителя и класса холодильного оборудования в современных холодильных агрегатах компрессорного типа может быть применен один из видов внутреннего охлаждения. Каждый из них обладает собственными преимуществами и недостатками, о которых нужно знать:

1. Статический (капельный) тип охлаждения или «плачущая стена» – самый распространенный вариант обеспечения температурного режима в холодильнике. На испарителе внутри бокса в период работы компрессора накапливается иней. После достижения заданной температуры мотор выключается, а весь накопившийся лед постепенно стаивает и стекает по дренажной системе.
2. Динамическая система или No Frost – за счет использования вентиляторов обеспечивается равномерное распределение холодного воздуха в камере без намерзания на задней стенке. Влажность внутри отсеков пониженная, что продлевает срок сохранности продуктов. Небольшое количество инея и льда скапливается на испарителе в закрытой части и самостоятельно стаивает в периоды простоя компрессора – не требует самостоятельной разморозки.
3. Комбинированная (гибридная) система подразумевает совмещение статической и динамической в одном аппарате для разных камер. Примером такого варианта может выступить холодильник с морозильной камерой Ноу Фрост и холодильным отсеком с капельной системой разморозки. Как преимущество отмечают возможность раздельного отключения камер.

Бюджетные холодильники в большинстве своем оборудованы статической системой охлаждения. Для более дорогостоящего оборудования используют динамический вариант или комбинированный.

Внимание! Специалисты по холодильному оборудованию указывают, что агрегаты с комбинированной системой охлаждения намного чаще выходят из строя.

Возможные дополнительные функции холодильников

В процессе развития технологий и усовершенствования холодильного оборудования для обеспечения свежести продуктов, продления сроков их сохранности и обеспечения дополнительного удобства были разработаны различные функции:

1. AirShower – методика обеспечения холодильной камеры дополнительной вентиляцией и циркуляцией воздуха.
2. BioFresh – функция, которая позволяет вручную отрегулировать влажность и температурный режим.
3. CoolMatic – ускоренное охлаждение внутреннего пространства холодильника посредством вентиляционной системы.
4. Cooler – встроенный диспенсер для воды с функцией охлаждения, часто с внутренней емкостью.
5. CrispFresh – фильтр, который обеспечивает циркуляцию воздуха при сохранении влажности в боксе для овощей и фруктов.
6. SilverClean – разновидность антибактериального покрытия с ионами серебра для снижения активности бактерий и грибков.
7. SuperFrost – функция, которая позволяет заморозить продукты в шоковом режиме до температуры -40°С.

В зависимости от модели холодильника и фирмы производителя такие функции и дополнения могут сочетаться в разных вариантах, но присутствие всех вариантов может быть обеспечено только на самом дорогостоящем оборудовании.

Видео: NO FROST или капельная система

Итоги

При выборе модели холодильника нужно обращать внимание не только на дизайн агрегата, габариты и общую вместительность устройства. Важные параметры – тип охладительной системы, количество компрессоров, разделения камер, присутствие дополнительных режимов и вид внутреннего охлаждения. Современные холодильники обеспечены разными вариантами, среди которых наиболее распространена капельная система (плачущий испаритель), но при возможности выбора лучше остановиться на динамической (No Frost) с принудительной циркуляцией воздуха. Такой аппарат проще в использовании и не требует частого размораживания.

Источники:

http://kulinyamka.ru/bitovaya-technika/vibor-cholodilnika-vazhna-kazhdaya-meloch.html

https://podberi-holodilnik.ru/article/articles/tipy-holodil-nikov-ih-sistem-ohlazhdeniya/19.html

http://expertfrost.ru/reiting/sistema-oxlazhdeniya-xolodilnika

holodilnik1.ru

— Виды охлаждения видеокарт. Их виды, плюсы и минусы.1. Жидкостное охлаждение. Суть состоит в переда

Виды охлаждения видеокарт. Их виды, плюсы и минусы.

1. Жидкостное охлаждение. Суть состоит в передаче тепла от нагревающегося компонента радиатору с помощью рабочей жидкости, которая циркулирует в системе.

Плюсы: 

✔Крайне высокая эффективность охлаждения; 

✔Низкая шумность; 

✔Фактор эстетичности. Наполненные жидкостью трубки выглядят красиво и необычно;

Минусы:
✖  Высокая стоимость;
✖  Требовательность к качеству монтажа;
✖  Необходимость обслуживания; 

✖Опасность протечки, способной погубить компоненты компьютера;

2. Активное воздушное охлаждение. В данном методе для повышение отвода тепла используются куллеры в совокупности с радиаторами. Куллер обдувает радиатор, который отводит тепло от центрального графического процессора, это повышает уровень проходящего воздушного потока, что в свою очередь увеличивает КПД охлаждение радиатора и в общем уровень циркуляции воздуха в корпусе становится больше, что собственно позитивно сказывается на охлаждении.

Плюсы:
✔ Более низкая стоимость в сравнении с жидкостным охлаждением;
✔ Достаточный уровень охлаждения;

Минусы: 

✖Шум от крутящихся куллеров;

✖  Большие габариты;

3. Пассивное охлаждение. Принцип работы данного вида охлаждения заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с помощью тепловых трубок. Радиатор излучает тепло в окружающее пространство, тем самым отводя его от процессора видеокарты.

Плюсы:
✔ Бесшумность;
✔ Субъективно надёжность выше, так как нет движущихся/трущихся частей;

Минусы:
✖  Ограниченный выбор видеокарт с заводской пассивной системой охлаждения, обычно это видеокарты низкого класса; 

✖Требуется большой и просторный корпус для достаточной циркуляции воздуха;

✖  Можно забыть о разгоне видеокарт с данным типом охлаждения;

✖При самостоятельной установке пассивной системы охлаждения есть риск потерять гарантию;

galactikka.com

О охлаждении компьютера, виды и типы охлажения.

Эволюция техники идет семимильными шагами из-за чего современные компьютеры становятся все мощнее и мощнее. Вместе с этим растет и количество выделяемого тепла, что неминуемо может привести к выходу из строя таких важных деталей, таких как блок питания, видекарта и центральный процессор. Специально для предотвращения такого, была придумана система для охлаждения (СО). Обычно она разделяется на два типа активные и пассивные.

Пассивное охлаждение

Раньше пассивное охлаждение было единственным и сильно распространенным. Работа основывается на том, что тепло отдается с помощью радиатора, а производительность связана с общей площадью и тем материалом из чего сделан радиатор. Больше ребра радиатора, лучше идет охлаждение, но выделение тепла компонентами постоянно растет и охладитель угрожает заполнить собою все пространство корпуса не оставив при этом свободного места и превратив компьютер в систему отопления/обогрева ). Такие радиаторы имеют множество форм от волнообразных до игольчатых.

Активное охлаждение

Активная система охлаждения нам всем очень хорошо знакома это вентиляторы установленные на радиаторах, а также вентиляторы циркуляции воздуха в корпусе. Их работа основывается на том что бы охладить радиатор и направить теплые воздушные потоки за пределы корпуса компьютера. Эффективность зависит от множества факторов и комбинирование их приведет только к лучшему результату: установка большего числа вентиляторов, увеличение размера, устранение каких-либо препятствий на пути потока воздуха, увеличение скорости вращения. Достоинством таких систем будет их доступность, полностью перекрывающая все недостатки.

Жидкостное охлаждение (водянка)

Жидкостный охладитель, состоящий из радиатора, теплообменника и помпы. В нем происходит циркуляция потока воды и последующее охлаждение в радиаторе. Их качество определяется размерами радиатора и скоростью движения воды. Преимущество перед другими это бесшумная работа и большая эффективность. Приобретают все большую популярность в связи с тем что возрастают требования к охлаждению. При стандартном использовании компьютера водяное охлаждение является самым эффективным на данный момент.

Система Пельтье

Система Пельтье или термоэлектрическое охлаждение, названое в честь своего первооткрывателя, основывается на охлаждении полупроводников при прохождении через них электрического тока. Две пластины, одна из которых нагревается, а другая выступает в роли охладителя при пропускании тока определенной полярности. Обеспечивается сильная разность температур, порой доходящая до 70 градусов. Большей эффективности оборудования можно достигнуть путем подключения нескольких модулей.

Азотное охлаждение

Азотное охлаждение это охлаждение основных элементов компьютера жидким азотом. Данный тип охлаждения используют энтузиасты для максимального разгона компонентов компьютера. При очень сильном разгоне компоненты компьютера очень быстро и сильно нагреваются, поэтому оверклокеры используют азот что бы нормализовать температуру. Иногда температуры компонентов могут быть отрицательными. Естественно использовать компьютер в нормальном режиме невозможно. Данный тип охлаждения не практичен и затратен.

Вот мы и разобрали основные виды охлаждения. Всего хорошего и низкой температуры вашему компьютеру!

spec-komp.com

Виды процессов охлаждения

Охлаждение, как и нагрев, основано на теплообмене. Это переход от объекта с высокой температурой к объекту с более низкой температурой. Существует два вида охлаждения: естественное и искусственное. Под естественным охлаждением понимают процесс теплообмена между охлаждаемым объектом и наружной окружающей седом или водой. В процессе такого охлаждения температуру охлаждаемого пространства или тела возможно снизить в рамках температуры окружающей среды, потому что температура окружающей среды напрямую зависит от времени года. Следовательно использование окружающей среды в качестве теплоносителя не дает в летний период желаемых результатов. Возможно заготовить в зимний период лед и разместить его в погребе. Тогда в летний период погреб можно использовать для хранения и охлаждения продуктов в целях достижения более низких температур зачастую могут применять смесь льда и соли. Но смесь льда и соли перенимают тепло от охлаждаемого объекта и меняют агрегатное состояние, следовательно теряют свою способность охлаждать. Таким образом, этот способ охлаждения возможно использовать лишь на короткий промежуток времени, потому как запас льда ограничен. Учитывая высокую трудоемкость заготовки водного льда такой метод получения низкой температуры, содержания бактерий в водном льде и многие другие отрицательные факторы способствуют замене естественного охлаждения искусственным.

Искусственным охлаждением также называется охлаждение посредством сухого льда, жидкого газа, термоэлектричества. Одним из достоинств искусственного охлаждения является возможность поддержания нужного температурного режима в разные времена года.

Охлаждение с помощью холодильных агрегатов, водоохлаждающих установок, моноблоков для камер, холодильных централей. Низкие температуры генерируют в результате теплообменных процессов, которые сопровождаются поглощением выделяемого тепла. Различают четыре вида охлаждения:

• адиабатическое расширение газа, 
• дросселирование, 
• термоэлектрический эффект (эффект Пельтье).

Фазовый переход веществ: плавление, кипение, испарение, сублимация. Фазовый переход некоторых веществ происходит при низких температурах со значительным поглощением тепла. Наиболее распространенным веществом, применяемым для выработки низкой температуры является водный лед, который при нормальном атмосферном давлении плавится при температуре 0ºC с удельной теплотой плавления 335 кДж/кг. Значительно более низкую температуру плавления можно получить, смешав лед с некоторыми видами солей.

• Плавление — это переход твердого тела в жидкое агрегатное состояние при заданной температуре. Теплотой плавления — называют количество тепла, необходимое для полного превращения 1 кг твердого вещества в жидкое при некоторой постоянной температуре.
• Сублимация — это переход тела из твердого агрегатного состояния в парообразное агрегатное состояние, минуя жидкое агрегатное состояние. Теплота сублимации — количество тепла, потраченное на переход 1 кг твердого вещества в парообразную фазу при неизменных давлении и температуре. Углекислота из твердого агрегатного состояния при атмосферном давлении преобразуется в газообразное агрегатное состояние при температуре — 78ºC.
• Кипением называют процесс перехода вещества из жидкого состояния в парообразное. Процесс превращения жидкости до точки кипения в пар называется испарением. Испарение происходит исключительно на поверхности жидкости. В холодильной технике под процессом испарения также понимают и процесс кипения.
• Конденсация — это процесс обратный кипени. Конденсация происходит при постоянной температуре с сопутствующим выделением скрытой теплоты парообразования. Температуры конденсации и кипения зависят от давления. Температура и давление изменяются в одну сторону. Растет давление — растет температура, как и наоборот.
• Адиабатическим расширением газа — называют процесс, протекающий без осуществления теплообмена между рабочим телом (например, фреоном) и окружающей средой. Внутренняя (потенциальная) энергия тела определена скоростью движения частиц молекул и атомов. Скорость движения молекул в нагретом теле больше, чем в холодном.
• Дросселирование хладогента — это процесс создания искусственным путем сопротивления на пути движения жидкости или газа, протекающего без совершения внешней работы, а также без теплообмена с окружающей средой. Дросселирование фреона основано на значительном снижении давления газа при его прохождении через зауженное отверстие. При дросселировании идеального газа, температура идеального газа неизменна засчет отсутствия сил взаимодействия между молекулами. При дросселировании фреона, засчет изменения внутренней энергии для преодоления внутренних сил взаимодействия молекул, совершается работа, что приводит к изменению температуры хладогента — понижению или повышению. Жидкость с некоторым давлением температур дросселируются в область значительно более низкого давления. По причине того, что температура кипения жидкости прямо зависит от давления, следовательно жидкость, обладая определенной температурой, поступая в область более низкого давления, оказывается перегретой относительно низкого давления. Происходит ее активное кипение с выделением сухого насыщенного пара. Тепло на испарение жидкости и парообразования берется от самой жидкости. При этом процессе жидкость охлаждается. Дросселирование в холодильной технике осуществляется при помощи терморегулирующего вентиля или капиллярной трубки.
• Термоэлектричское охлаждение — это возможность получения низкой температуры посредством затраты электроэнергии. При прохождении тока по замкнутой цепи, спаянной из двух разных металлов — термопары, один — нагревается, а второй — охлаждается. Для того, чтобы холодная часть спая всегда имела низкую температуру и была источником охлаждения, горячую часть спая необходимо постоянно охлаждать, в противном случае, теплота от него будет передаваться холодному спаю.

cp-h.ru

Виды систем охлаждения и принцип их работы

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 39Следующая ⇒

Система охлаждения служит для поддержания оптимального теплового режима двигателя путем принудительного отвода теп­лоты от нагретых деталей и передачи этой теплоты окружающей среде.

В современных двигателях в полезную работу превращается лишь 23… 42 % теплоты, выделяющейся в цилиндрах двигателя, осталь­ная теплота уносится отработавшими газами, охлаждающей жид­костью или воздухом и затрачивается на трение, рассеивание в окружающую среду внешними поверхностями двигаггеля и др.

Теплота, используемая на выполнение полезной работы, а также ее затраты на указанные виды потерь составляют тепловой баланс двигаггеля.

Так как сгорание в двигателе происходит при высоких темпе­ратурах, достигающих 2200…2300’С, то без принудительного ох­лаждения такие детали, как цилиндр, поршень и направляющие втулки клапанов, нагревались бы до температуры, значительно« превышающей температуру воспламенения (вспышки) масла. Поэтому для поддержания нормального теплового режима рабо-, ты узлов и механизмов необходимо принудительно отводить теп­лоту от взаимодействующих деталей, не допуская их перегрева. Количество теплоты, которое должна отводить система охлажде-‘ ния, зависит от мощности и режимов работы двигателя.

При перегреве двигателя увеличиваются силы трения и изна­шивание деталей, уменьшаются тепловые зазоры, происходит нагарообразование, ухудшается наполнение цилиндров карбюра­торных двигателей горючей смесью, а дизелей — очищенным воз­духом. Однако при чрезмерном отводе теплоты возникает перео­хлаждение двигателя, которое вызывает изменение вязкостных свойств масла, что приводит также к увеличению изнашивания деталей и механических потерь на трение, снижению мощности и экономичности двигателя. Поэтому независимо от нагрузки дви­гателя, следует поддерживать его тепловой режим в пределах 85…95 ^вС.

В современных двигателях применяют воздушное или жидкост­ное охлаждение. При воздушном охлаждении через оребренные поверхности блока и головки цилиндров излишняя теплота отводит­ся потоком воздуха, создаваемым многолопастным вентилятором с устройством, регулирующим интенсивность охлаждения.

В воздушной системе охлаждения отсутствует радиатор, жидкост­ный насос, каналы и трубопроводы для охлаждающей жидкости, поэтому к преимуществам такой системы относятся простота кон­струкции, уменьшение массы, удобство обслуживания и, кроме того, исключается опасность размораживания двигателя зимой. Размораживание, т.е. замерзание воды в системе водяного охлаж­дения, приводит к образованию трещин в блоке цилиндров.

Несмотря на то, что система воздушного охлаждения обеспе­чивает условия для необходимого отвода теплоты от сильно на­гретых деталей, требуется сравнительно большая мощность дви­гателя для приведения в действие вентилятора и затрудняется пуск двигателя при низкой температуре из-за отсутствия возможности прогрева его горячей водой. Поэтому наибольшее распростране­ние получили жидкостные системы с принудительной циркуля­цией охлаждающей жидкости. Такие системы более эффективны в работе и вместе с пусковыми устройствами обеспечивают легкий пуск двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха и создают меньший шум при его работе.

В качестве охлаждающих жидкостей применяется вода или ее эти- ленгликолевые смеси — антифризы. Широкое распространение полу­чили смеси, замерзающие при низкой температуре: Тосол А-40М, ОЖ-40 «Лена» и Тосол А-65. Антифризы получают разбавлением технического этиленлшколя водой. Например, Тосол А-40М пред­ставляет собой 50 %-ную смесь воды с этиленгликолем, которая при температуре — 40 *С превращается не в лед, а в густую массу, не вызывающую повреждения блока цилиндров или радиатора.

Принципиальные схемы жидкостной системы охлаждения дви­гателей показаны на рис. 5.1. В зависимости от теплового состоя­ния двигателя циркуляция жидкости в системе происходит по большому или малому кругу (рис. 5.1, а) и обеспечивается насосом <9, который приводится в действие от шкива 18, соединенного через клиноременную передачу со шкивом коленчатого вала. При нормаль­ном тепловом режиме работы двигателя охлаждающая жидкость циркулирует по большому кругу. При этом клапан термостата 9 открыт и жидкость через патрубок 11 подается к верхнему бачку 13 радиатора /б, откуда по трубкам сердцевины радиатора она по­ступает в его нижний бачок 20 (направление движения жидкости показано стрелками).

Жидкость, проходящая через радиатор, охлаждается воздухом, подаваемым под напором вентилятором /9, и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля и регулируемым при помощи жалюзи (пласгин-сгворок) 17. Охлажденная жидкость через нижний патрубок 22 радиатора подается снова к насосу 8 и далее в рубашку охлаждения 7 блока и головки цилиндров.

5 6 7 S 9 10 11 1213 14 15

 

» I л

22 21 20

 

При пуске и работе непрогретого двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 72 ее циркуляция происходит по малому кругу. В этом случае жидкость не поступает в радиатор, так как клапан термостата 9 закрыт, а проходит по рубашке ох­лаждения 7 блока и головки цилиндров и через перепускной ка­нал 10, омывая термостат, снова поступает к насосу, обеспечивая тем самым быстрый прогрев холодного двигателя. По мере повы­шения температуры охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает циркулировать по большому кругу.

В V-образных двигателях ЗИЛ-508, -5081, ЗМЗ-511 и других (рис. 5 Л, б) жидкость через приливы 23 корпуса насоса подается в раструбы рубашки охлаждения левого и правого рядов цилиндров и далее через полость 24 впускного газопровода и термостат по­ступает в радиатор 16, а затем к насосу. Одновременно из полости трубопровода по гибкому шлангу 25 жидкость также поступает в рубашку охлаждения компрессора, а по шлангу 26 возвращается в насос.

Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости при входе в водяную рубашку должна составлять 75…80*С, а при выходе из нее 85…95*С.

Для повышения температуры кипения воды в современных двигателях применяют закрытую систему охлаждения, которая может сообщаться с атмосферой при помощи пароотводной труб­ки /5только через паровоздушный клапан, расположенный в проб­ке 14 радиатора или в пробке 27 расширительного бачка 28, име­ющего сливной кран 21.

Температуру охлаждающей жидкости в системах охлаждения контролируют с помощью дистанционных магнитоэлектрических термометров, состоящих из указателей 5 и встроенных термодат­чиков 6. О перегреве жидкости в системе охлаждения сигнализи­рует контрольная лампочка, установленная на щитке приборов (у автомобилей ЗИЛ-431410, ГАЗ-3307 и -3110 «Волга») и со­единенная с термодатчиком 12, ввернутым в верхний бачок ради­атора.

Рис. 5Л. Схемы жидкостных систем охлаждения двигателей:

а — ЗМЗ-402; б — ЗИЛ-5081; / — кран; 2 — шланги; 3 — радиатор отопителя салона; 4 — распределительная трубе; 5 — указатель температуры: 6, 12 — термо- ддгчики соответственно головки блока и верхнего бачка радиатора; 7 — рубашка охлаждения; насос; 9 — термостат, /0— перепускной канал; //, 22 — соот­ветственно верхний и нижний патрубки радиатора; /Л 20 — соответственно аерхний и нижний бачки радиатора; 14, 27 — пробки соответственно радиатора и расширительного бачков; 15 — пароотводная трубка; 16 — радиатор; 17 — жалюзи; 18 — шкив; 19 — вентилятор; 21 — сливной кран; 23 — приливы корпу­са насоса; 24 — полость впускного газопровода; 25, 26 — шланга компрессора;

28 — расширительный бачок; 29 — тяга

В связи с тем что насос расположен в передней части двигателя, теплоотдача от задних цилиндров и их камер сгорания и других деталей ухудшается, так как к ним поступает уже подогретая передними цилиндрами охлаждающая жидкость. Поэтому в от­дельных конструкциях двигателей предусматривается циркуляция жидкости через распределительную трубу 4 или продольный ка­нал с отверстиями, направленными к наиболее нагретым дета­лям (выпускные клапаны, стенки камеры сгорания, свечи зажи­гания и т.д.).

і утютнотельная; 18 — манжета

Кроме основного назначения, систему охлаждения двигателя используют для отопления пассажирского помещения кузовов легковых автомобилей и автобусов, а также кабин грузовых авто­мобилей. Для этой цели в отопительной системе имеются специ­ально встроенные в салон кузова или кабины радиаторы 3₉ к ко­торым через кран 1 и шланги 2 нагретая жидкость подается из системы охлаждения двигателя.



infopedia.su

Виды систем охлаждения. Способы отвода теплоты от потребителей холода

Системы непосредственного охлаждения. В этих системах теплота от объектов отводится непосредственно холодильным агентом, протекающим в приборах охлаждения, располагаемых внутри объектов охлаждения и выполняющих одновременно роль испарителя холодильной машины. При этом агрегатное состояние холодильного агента в приборах охлаждения изменяется (он кипит).

Системы непосредственного охлаждения делятся на безнасосные и насосные — циркуляционные.

По способу подачи жидкого холодильного агента в охлаждающие приборы безнасосные системы охлаждения подразделяются на прямоточные и с. отделителем жидкости.

В прямоточных системах жидкий холодильный агент подается под действием разности давлений конденсации и кипения. Жидкий хладоагент (рис. 1) по трубопроводу 1 из конденсатора поступает к терморегулирующим вентилям 2, где дросселируется и направляется в охлаждающие приборы 3 (испарители). Чувствительный патрон терморегулирующих вентилей укрепляется на всасывающем трубопроводе 4, по которому пар поступает к компрессору. Терморегулирующий вентиль автоматически изменяет подачу жидкости в зависимости от степени перегрева пара на входе в компрессор, обеспечивая тем самым точное дозирование подаваемой жидкости в каждый прибор охлаждения.

В системах охлаждения с отделителем жидкости используется напор Н, создаваемый столбом жидкости (рис. 2). Холодильный агент по трубопроводу 1 поступает к регулирующему вентилю 2 и далее направляется в отделитель жидкости 3. Сухой насыщенный пар отсасывается компрессором через трубопровод 4, а жидкий холодильный агент направляется в приборы охлаждения 5.

В этих схемах не обеспечивается равномерная и надежная подача жидкости в охлаждающие приборы. Во второй схеме большое влияние на температуру кипения оказывает высота столба жидкости. Безнасосные системы не исключают возможности возникновения влажного хода и гидравлических ударов в компрессоре, имеют большую вместимость по холодильному агенту и используются на холодильных установках малой и средней холодопроизводительности.

Рисунок 1.

Насосно-циркуляционные системы применяются преимущественно на крупных холодильных установках. В этих системах жидкий холодильный агент подается в приборы охлаждения под давлением, создаваемым насосом.

На рис. 3 изображена схема с нижней подачей холодильного агента в приборы охлаждения 5 и вертикальным циркуляционным ресивером 3. Жидкий холодильный агент из конденсатора или ресивера по трубопроводу 1 подается в циркуляционный ресивер 3 через регулирующий вентиль 2. Образовавшийся при дросселировании пар отделяется в ресивере и через трубопровод 4 отсасывается компрессором. Жидкий холодильный агент скапливается в нижней части ресивера и направляется к насосу 6, который подает жидкий холодильный агент в приборы охлаждения 5.

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Насос подбирают по производительности, обеспечивающей в приборах кратность циркуляции 5-6. Это упрощает распределение жидкости по приборам и увеличивает интенсивность теплообмена. Важным является контроль за уровнем жидкости в ресивере: недостаток жидкости делает неустойчивой работу насоса, а ее избыток может привести к влажному ходу и гидравлическим ударам в компрессоре. Для контроля ресивер снабжают визуальными и дистанционными указателями уровня.

По сравнению с безнасосными, в насосно-циркуляционных системах более простое распределение жидкости между приборами охлаждения, меньшая загрязненность поверхностей теплообмена маслом, меньшая вместимость системы по холодильному агенту, большая безопасность работы и т.п.

Системы охлаждения с промежуточным хладоносителем. В этих системах теплота от объектов отводится промежуточной средой — жидким хладоносителем, протекающим в приборах охлаждения. Здесь он несколько нагревается без изменения агрегатного состояния, а в испарителе, где кипит холодильный агент, охлаждается. Циркуляция хладоносителя в приборах охлаждения осуществляется центробежными насосами. Такие системы охлаждения часто называют рассольными, так как в качестве хладоносителя чаще всего применяют рассол — водный раствор соли.

Системы с промежуточным хладоносителем делят на закрытые и открытые.

Закрытые системы охлаждения (рис. 4) получили наибольшее распространение. Заполнение хладоносителем обеспечивается установкой в самой верхней части системы расширительного бака 8 достаточной вместимости. Жидкий хладоагент 2 подается в испаритель 3, образовавшийся пар 4 отсасывается компрессором. Насос 1 подает хладоноситель в испаритель, где он охлаждается, и затем в приборы охлаждения 5; подача регулируется задвижками 7. Избыточный хладоноситель 9 выпускается в сливной бак. Для удаления воздуха из контура хладоносителя служат вентили 6.

Рисунок 4.

Преимуществами схемы являются сравнительно небольшой расход энергии на привод насоса, малая коррозия оборудования, простота отделения воздуха, значительная часть которого удаляется через расширительный сосуд. Недостатком закрытой схемы является возможность замерзания хладоносителя в испарителе, которая возникает при недостаточной концентрации соли в растворе. Такая опасность возникает также при остановке насосов, закупорке труб испарителя загрязнениями.

Схема открытой системы охлаждения приведена на рис. 5. Охлаждающие секции 7 помещены в открытый бак испарителя 6. Отсюда хладоноситель забирается с помощью насоса 1 и подается в нижнюю часть приборов охлаждения 4. Сливу хладоносителя в испаритель по нагнетательному трубопроводу препятствует обратный клапан 2. Воздух из системы удаляется с помощью вентилей 5. При ремонте нагнетательной линии или приборов охлаждения хладоноситель из них выпускают через задвижку 3 в испаритель. При необходимости освобождения бака испарителя хладоноситель через задвижку 8 удаляется в сливной бак.

Рисунок 5.

Недостатком системы является использование открытого для воздуха оборудования (приборов охлаждения или испарителей), из-за чего отмечаются повышенная коррозия металла и деконцентрация рассолов.

Отвод теплоты от потребителей холода может производиться контактным или бесконтактным способом.

При контактном способе отвода теплоты объект погружается в охлаждающую среду или ею орошается. При этом охлаждающая среда может изменять свое агрегатное состояние (кипеть), если применяют азот, хладоны. Теплообмен между объектом и охлаждающей средой происходит конвективным путем и характеризуется высокой интенсивностью, малой продолжительностью процесса, небольшими размерами оборудования при его большой производительности, потребностью в малых площадях при установке оборудования. Недостатком способа является возможность ухудшения качества продукта при непосредственном контакте с некоторыми средами.

В системах бесконтактного охлаждения охлаждение объектов происходит через разделяющую их стенку, а также способом передачи теплоты от охлаждаемых объектов к поверхности теплообмена через подвижную промежуточную среду. В зависимости от интенсивности циркуляции среды различают систему батарейного охлаждения, воздушную систему и смешанную систему охлаждения.

Рисунок 6. Рисунок 7.

При батарейном охлаждении (рис. 6) теплота отводится из камеры 1, где находится охлаждаемый объект 2, с помощью батарей 3 (пристенных, потолочных) при свободном движении воздуха у батарей. В последнее время батарейную систему охлаждения вытесняет воздушная система из-за большой неравномерности полей влажности воздуха и температуры в камере, а также недостаточной интенсивности теплообмена между воздухом и объектом, воздухом и поверхностью приборов охлаждения.

В воздушных системах охлаждения предусматривается наличие организованного движения воздуха в охлаждаемом помещении. На рис. 7 изображена схема воздушного охлаждения с двухканальным распределением воздуха. Вентилятор 4 отсасывает отепленный воздух из камеры по воздуховоду 1, расположенному под потолком камеры. Проходя через воздухоохладитель 5, воздух охлаждается, осушается и по воздуховоду 6 нагнетается в охлаждаемую камеру. При вентиляции камеры в воздухоохладитель через воздуховод 3 подают наружный воздух, количество которого регулируется шибером 2.

Недостатком воздушных систем являются повышенный расход энергии на привод вентилятора и дополнительная тепловая нагрузка от работающего вентилятора.

Лекция 18.

studfile.net

Охлаждение. Виды и способы охлаждения

В пищевой промышленности холод применяют при хранении сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также при проведении ряда технологических процессов. С использованием процессов искусственного охлаждения происходят процессы кристаллизации, разделения газов, сублимационной сушки, некоторые реакторные процессы.

Охлаждение – процесс понижения температуры материала путем отвода от него теплоты. Охлаждение всегда связано с переносом тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Способы получения искусственного холода классифицируются по требуемой температуре охлаждения. Условно различают умеренное охлаждение (диапазон температур +20 … –100 °С) и глубокое охлаждение (температура ниже -100 °С).

Способы охлаждения пищевых продуктов (мяса, рыбы, птицы, яиц, отдельных видов плодов и овощей) могут быть подразделены на три группы по физическому принципу отвода тепла: теплопроводностью, конвекцией, радиацией; фазовым превращением; конвекцией и фазовым превращением воды.

Способы охлаждения, в основе которых лежит конвективный и радиационный обмен, характеризуются отсутствием или незначительной потерей влаги продуктом во время охлаждения. К этим способам можно отнести охлаждение в воздухе продуктов, упакованных в непроницаемые искусственные или естественные оболочки, а также охлаждение в жидкой среде. Охлаждению в жидкой среде подвергаются рыба, птица и некоторые овощи.

Зачастую этим способом пользуются для частичного понижения температуры. Вследствие интенсификации теплообмена сокращается продолжительность процесса, отсутствуют потери массы продукта. Однако контактное охлаждение неупакованных продуктов в жидкой среде имеет следующие недостатки: частичное экстрагирование составных частей продукта, поглощение поверхностными слоями некоторого количества охлаждающей среды.

Охлаждение во влагонепроницаемой упаковке исключает непосредственный контакт продукта с окружающей средой и тем самым предотвращает отмеченные недостатки. При этом требуются дополнительные затраты на упаковку продукта.

Способы охлаждения, при которых отвод тепла осуществляется только вследствие фазовых превращений, в промышленности применяют для охлаждения овощей, плодов и рыбы. Они заключаются в том, что при вакуумировании происходит испарение части влаги, содержащейся в продукте. Эти способы также являются эффективными в сочетании с предварительной промывкой или частичным охлаждением в воде с последующим вакуумированием. При охлаждении вода, поглощенная поверхностным слоем продукта, испаряется.

В промышленности наиболее распространены способы охлаждения, осуществляемые передачей тепла продуктам конвекцией, радиацией и вследствие теплообмена при фазовом превращении. Наиболее распространены в мировой практике методы охлаждения воздухом (принудительным потоком или потоком, создаваемым при разности давлений). Охлаждающей средой является воздух, движущийся с различной скоростью. Этот способ осуществляется по-разному.

Успешно происходит охлаждение в обычных камерах, снабженных устройством для распределения охлажденного воздуха. Продукты размещаются в камере в различной таре (сливочное масло, жиры, птица, яйца и др.) или без тары в подвешенном вертикальном положении (мясные полутуши и тушки мясного рогатого скота, колбасные изделия и др.). Охлаждение воздухом применяется также для широкого ассортимента плодоовощной продукции.

Лучший технологический эффект охлаждения достигается в камерах туннельного типа с продольной или поперечной принудительной циркуляцией охлаждающей воздушной среды. При этом удается получить более равномерное распределение температуры и скорости движения воздуха и тем самым равномерно охладить продукцию по всему объему.

Относительно новым способом охлаждения является охлаждение мяса в воздухе, перенасыщенном влагой. В камерах для охлаждения имеется возможность изменять степень перенасыщения, скорость и температуру воздуха. Из-за хорошей теплоотдачи продолжительность охлаждения мясных полутуш сокращается.

Искусственное охлаждение воздухом используется в поверхностных или смесительных теплообменниках. Охлаждение воздухом в поверхностных теплообменниках применяется редко из-за низкого коэффициента теплопередачи и значительного расхода энергии при работе вентилятора.

Смесительные теплообменники (градирни) представляют собой аппараты башенного типа, в которых охлаждаемый воздух движется снизу вверх навстречу стекающей жидкости. При этом охлаждение происходит не только за счет теплоотдачи, но и в значительной степени за счет испарения части жидкости.

Вода является наиболее распространенным охлаждающим агентом из-за высокой теплоемкости, большого коэффициента теплоотдачи, доступности.

Подземная (артезианская) вода имеет температуру +8… 15 °С. Часто используют оборотную воду, т.е. воду, охлажденную в градирне, а затем возвращенную на охлаждение теплообменного аппарата.

Охлаждение водой производится погружением продукта в холодную воду или разбрызгиванием, но чаще используют поверхностные теплообменники. Скорость охлаждения водой значительно выше, чем воздухом. Кроме того, добавление в воду антисептиков наряду с охлаждением сокращает размер порчи от возбудителей, уменьшаются до минимума потери массы продукции.

Гидроохлаждение яблок, груш, персиков, слив, томатов, дынь перед перевозкой рефрижераторным транспортом получило наибольшее распространение в Италии, США и других странах.

Если температура охлаждаемой среды выше –100 °С, то применяют испарительное охлаждение. В Японии, США и других странах успешно используют вакуум-испарительное охлаждение для зеленных овощей.

Система испарительного охлаждения

В качестве низкотемпературных агентов при создании температур ниже –5…–20 °С применяют лед, охлаждающие смеси (смеси льда с различными солями), холодильные соли (растворы хлористого кальция, хлористого натрия и др.) и пары жидкостей, кипящих при низких температурах.

При охлаждении холодильными рассолами и парами низкокипящих жидкостей пользуются холодильными установками.

В Великобритании, Испании, Германии и других странах применяют охлаждение продукции жидким азотом в камерах хранения и в транспортных средствах.

proiz-teh.ru